У Вас есть удачное изобретение?

Публикуйте концепцию и возможно инвестор заметит Вас!

Как известно, классическая формулировка принципа относительности такова: явления механики, происходящие в замкнутых физических системах, независимы от состояния их покоя или равномерного и прямолинейного движения. Вариант: равномерное и прямолинейное движение замкнутой системы не влияет на ход протекающих в ней механических процессов. (Детлаф) Еще вариант: никакими механическими опытами в замкнутой системе невозможно определить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно.

Наконец, в оригинальной формулировке: “Уединитесь с кем-нибудь в закрытой каюте движущегося корабля. Движение корабля обще всем предметам в каюте, также и воздуху”

Про отсутствие связи этих формулировок с оригинальными формулировками Галилея сказано в статье “История принципа относительности или конец СТО”. Здесь же нас будет интересовать связь вышеприведенных тезисов с так называемым преобразованием Галилея: x1=x-v*t. Хотя почему именно с преобразованием Галилея? С ПО связаны многие смыслы и положения. Попробуем разобраться в этом хитросплетении связей.

Принцип относительности в оригинальной формулировке

“Равномерное и прямолинейное движение замкнутой системы общо всем ее элементам.”

Это можно понимать (наиболее примитивно) как покой всех элементов системы относительно главного ее элемента (носителя-экипажа), в более общем случае – как сохранение относительных скоростей внутри системы.

Но в каком смысле замкнутой системы? Когда Галилей предлагал “уединиться” в каюте, то он, можно так подумать, предлагал закрыть иллюминаторы, то есть визуально замкнуться? Но зачем это нужно, коль скоро общность движений системы и ее элементов имеет место при единственном условии – механической замкнутости системы.

Но визуальная замкнутость все же “просочилась” в современную формулировку. Почему? Или зачем?

А вот зачем: чтобы обосновать допустимость временности (условности) ИСК как АСК.

Кажущийся контрдовод против ПО. Если велосипед на палубе корабля начинает двигаться по палубе, то строго говоря (по закону сохр. импульса) это не оставит неизменной скорость корабля. Это не противоречит ПО, так как при начале движения велосипеда по палубе корабля система перестает быть механически замкнутой – в нее поступает энергия, так как мышцы велосипедиста совершают работу.

Принцип относительности в современной (традиционной) формулировке

“Не наблюдая процессы снаружи системы, отличить ее покой от ее ПиРД невозможно.”

Равносильна ли данная формулировка оригинальной формулировке ПО? Этот вопрос за все время существования современной формулировки едва ли когда либо поднимался. Если РиПД движение корабля обще всем находящимся на нем предметам, то следует ли отсюда, что (при визуальной изоляции) корабля от внешнего мира (то есть не наблюдая тела вне корабля) мы не сможем определить, с какой же скоростью он действительно движется? Да, это так, поскольку только движение тел вне корабля может быть необще движению корабля и, следовательно, может обнаружить движение последнего. Но когда приходят к такому выводу, обычно забывают, что в данном случае говорят о движении корабля относительно этих, внешних по отношению к нему тел. А ведь речь то идет о том, чтобы отличить движение от покоя вообще! А то, что это невозможно, вроде бы следует из одного только правила относительности скорости.

Теперь представим себе, что наш экипаж движется по дуге окружности при наличии силы тяжести, направленной к центру окружности. При этом вес тела будет меньше его силы тяжести, и это - единственный признак движения по дуге окружности. Как определить, что это так? По уменьшению деформации тела или упругой прокладки между телом и опорой. Но она, деформация, будет изменяться либо при изменении скорости системы (экипажа), либо при изменении локального радиуса закругления. Если же ни то, ни другое не изменяется, то отличить такое (равномерное и круговое - РиК) движение (при закрытых окнах экипажа) от покоя также невозможно.

То же самое будет иметь место, если движение по дуге окружности происходит в горизонтальной плоскости. Только силу тяжести заменит сила упругости боковой стенки экипажа.

Таким образом, учитывая вышесказанное, современную формулировку ПО следует скорректировать: общо для замкнутой системы не только РиПД, но и РиКД (равномерное и круговое движение)

При одной только оговорке: если в ней отсутствуют силы сухого трения. (они, кстати, дают сюрпризы для ПО также в случае ПД)

Наконец, зададимся вопросом: зачем послегалилеевской и посленьютоновской физике понадобились системы, покой которых невозможно отличить от ПиРД которых? Затем, что они - без 5 минут инерциальные СК (ИСК)! Но о покое и ПиРД (этих СК) в какой СК идет речь – этот вопрос тщательно заминается.

Правило относительности скорости (и других кинематических характеристик)

Оно очевидно (аксиоматично): координату тела можно определить только относительно другого тела (начала СК). Поскольку скорость – это производная по времени от координаты, то и ее значение зависит от выбора СК.

Соображение: так как скорость - величина относительная, то относительна не только кинетическая энергия, но и сила Лоренца. Что с этим делать?

Интересно, что правило относительности почему-то порождает следующее положение: не существует тела, координату которого определять нет необходимости.

Преобразование Галилея

“x1=x-v*t”

Это преобразование основано на доминирующем положении ПиРД в механике. Оно вбито в сознание за счет принципа относительности, начиная с оригинальной его формулировки.

Однако приведенный выше анализ с РиКД основательно ставит доминирование РиПД под сомнение.

Но почему доминирование именно ПиРД вбивалось в сознание? Это, надеюсь, станет ясным из дальнейшего.

ЗН-2 и так называемые инерциальные СК

Что такое инерциальная СК? Это СК, в которой выполняется 2-ой закон Ньютона. Почему возникла такая оговорка? Потому что наблюдательные люди заметили, что существуют случаи, когда данная Ньютоном формулировка “всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку (!) оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние” неверна. Например, лежащий на полке поезда чемодан может без всяких видимых причин начать двигаться относительно поезда. То есть сил нет, а ненулевое ускорение есть. Выход нашли просто: порешили, что в данном случае СК, в которой рассматривается движение чемодана (а именнно – СК, связанная с поездом), является некондиционной – неинерциальной. Такое бывает, но это – исключение из правил. То есть, как пишет Кикоин: “инерциальные СК” существуют (все, мол, нормально. не беспокойтесь, господа, прорвемся).

(Не удосужившись, правда, определить понятие “инерциальная СК”. А зачем? Так ведь легче ввинчивать мозги. Но ввинчивать не только другим. Но и себе. Что особенно прискорбно. Ведь профессионалы с ввинченными мозгами – это намного опаснее, чем дилетанты с такими же.)

Но еще более наблюдательные люди заметили также, что происходит это беспричинное приведение в движение чемодана в тот момент, когда поезд резко тормозит. Отсюда до понимания явления (и долгожданной дефиниции понятия “инерциальная СК”) – всего один шаг, но только если мы возьмем на вооружение тезис об относительности закона движения (непосредственное следствие из треугольника радиус-векторов) последовательно и неизбирательно. Итак, чемодан начинает двигаться относительно поезда. Это происходит, когда поезд тормозит. Относительно чего? Относительно Земли. Таким образом, все логично: поезд начинает тормозить относительно Земли, а чемодан, начинает разгоняться относительно поезда. Это происходит потому, что чемодан сохраняет свое равномерное и прямолинейное движение относительно Земли (которое ранее ему сообщено поездом через трение).

Математическое объяснение (необычного поведения чемодана) приведено в “Истории принципа относительности”. Попутно здесь мы получаем дефиницию: СК Б по отношению к телу А является инерциальной, если существует такая СК В, относительно которой А и Б движутся равномерно и прямолинейно или покоятся. Эта дефиниция может быть упрощена: СК Б инерциальна для тела А, если Б движется относительно А равномерно и прямолинейно или покоится. (эта дефиниция равносильна первой) Но как бы то ни было, очевидно, что понятие “инерциальность СК” не абсолютно. Поэтому невозможно, стало быть, (абсолютно) разбить СК на инерциальные и неинерциальные, абсолютно отличить 1-ые от 2-ых.

Обратим внимание на следующий важный момент: мешает чемодану сохранять свое ПиРД относительно Земли только сила трения между ним и полкой. И если она будет достаточно велика, то чемодан будет сохранять покой относительно поезда даже при резком торможении последнего. То есть СК, связанная с поездом, станет инерциальной? (и приведенная выше дефиниция ИСК неверна?) Нет ли здесь какой-то путаницы? Путаница эта связана с тем, что СК – это геометрическое тело. Поезд же – физическое, он может взаимодействовать с другими телами динамически. Например, через трение, как в случае с чемоданом. Поэтому обнаруживается следующее: инерциальная СК не может определяться как СК, в которой выполняется 2-ой закон Ньютона. Поскольку ЗН-2 – это закон динамики и его выполнимость не может зависеть от выбора СК – сущности, имеющей только кинематические параметры.

В рассматриваемом выше случае с чемоданом дело вовсе не в неинерциальности СК, в которой рассматривается его движение, а в том, что возникающая при торможении поезда новая сила, действующая на чемодан (несобственная сила инерции чемодана) игнорируется. Именно эта сила и приводит в этом случае к движению чемодана. Именно эта сила компенсируется силой трения между чемоданом и полкой. Достаточно ввести в механику эту силу, и ЗН-2 будет выполняться в любых СК, и не будет нужды в оговорке об их инерциальности.

Рассмотрим теперь вращающиеся СК. Традиционно они считаются неинерциальными. В самом деле, не найдется вроде бы ни одного тела, относительно которого вращающаяся СК движется равномерно и прямолинейно (или покоится). Но это так, если имеются в виду ПиРД тела. Если же рассматриваются вращающиеся тела, то легко обнаружить такие случаи: при вращении тела и СК относительно общей оси с равными угловыми скоростями тело будет видно из СК как покоящееся. Следовательно и СК будет покоиться относительно тела. Можно ли в этом случае говорить об инерциальности СК относительно данного тела? С точки зрения кинематики – да. Но опять же, причем здесь кинематика, если инерциальность вводится для выполнения закона динамики – ЗН-2.

Если мы едем в автомобиле и резко поворачиваем, то пассажиров будет прижимать к противоположной стенке автомобиля. Это и есть случай динамической, что ли, неинерциальности. Но не СК, а самой механической ситуации (поворота)! В которой (в полном соответствии с ЗН-2!) тоже возникает несобственная сила инерции. Которая более известна как центробежная сила. Именно эта сила и есть сила сопротивления тела попыткам других сил изменить вектор скорости тела. И она равна 0 только в том случае, если тело движется ПиР. Вот почему ПиРД - это единственное естественное (равновесное) движение тела. Но в связи с этим заключением возникает как минимум 2 вопроса:

1.относительно какой СК? Почему в обоих рассмотренных случаях в качестве базовой СК взята СК, связанная с Землей, а не с поездом или автомобилем?

2.почему все движения в космосе вращательные, а не ПиР? Ньютон объяснил это наличием сил притяжения между космическими объектами.

В самом деле, решая задачу 2-х тел и постулируя силу притяжения между ними, мы получим вращение одного тела около другого. Но при следующих условиях: 1)если тела существенно разномассивны; 2)если начальный вектор скорости хотя бы одного тела имеет нормальную к относительному радиус-вектору составляющую и не имеет относительной сближающей составляющей. Что же будет происходить в других случаях - это стоит промоделировать.

Но существование силы гравитации, как-то объясняя вращение планет около звезд, а также вращение галактик, то есть вращение небесных тел относительно оси, на которой нет никакой массы, не может объяснить вращение небесных тел относительно собственной оси.

(Которое, однако, отсутствует для искусственных небесных тел - космич. кораблей. И, наверно, для комет. Которые с косм. кораблями роднит еще и кажимость их инфинитного движения. В самом деле, сильновытянутость, но все-таки замкнутость их орбит - это гипотеза или доказанный факт? Нет ли финитности движения (по сходящейся или расходящейся спирали) также и элементов галактик?

В принципе, инфинитность движения означает бессмертность. То есть действительное невыполнение 2-го закона термодинамики в космосе. Но это, как теперь выясняется, лишь кажимость, возникающая вследствие малого периода наблюдения. Со звездами и галактиками астрономы остроумно решили эту проблему.

Не так с планетами - они не светятся. Может быть, следует наблюдать вселенную в некоем ином диапозоне частот ЭМВ? Чтобы увидеть цикл жизни (финитность траекторий) планет.

Что происходит со звездо-планетной системой в результате старения звезды? Об этом мы тоже знаем очень мало.)

Далее, как решить проблему абсолютной СК? Ведь именно ее наличие требуется для вселенского выполнения ЗН-2 (и ЗН-1 как его частного случая). Вместо этого мы довольствуемся Землей как привязкой абсолютной СК. Что в итоге мы теряем?

Двигаясь по сферической поверхности Земли, мы только приближенно можем обсуждать свое движение как ПиР. Фактически же получается движение по дуге окружности. Но это при условии, что автомобиль движется со скоростью, не превышающей 1-ую космическую. Или локальную (на местных выпуклостях и впадинах) 1-ую космическую. Сила тяжести при этом должна быть чуть-чуть больше силы реакции Земли, иначе не получится движения по дуге.

(Так или иначе, привязкой для (временно) абсолютной СК может служить только твердое (недеформируемое) тело.

Замечу также, что поступательное и вращательное движение - только эти два вида (многомерного) движения исключают деформацию (внутреннюю нестатичность) тела.

Добавлю еще, что статичность и недеформируемость - все это признаки бесконечности-бессмертности. Стало быть, внутренней статичности не существует (поскольку все, кроме самого первого начала, в этом мире смертно)? Не существует как абсолютной, то есть на бесконечном интервале времени. И пространства тоже.)

Итак, инерциальная СК - понятие логически пустое, то есть с нулевым объемом. Следовательно, его следует изъять из употребления и заменить понятием несобственной силы инерции. Но для введения последнего понятия есть препятствие - отсутствие понятия абсолютной СК. Точнее, понятие-то есть, но объем его (пока) нулевой. Но физический (объем) или все-таки логический?

Попробуем разобраться в этом. Для этого зададимся вопросом: что такое абсолютная СК? Абсолютная СК - такая СК, на которой цепочка относительности прекращается. То есть такая, для которой не существует СК, относительно которой она как-либо движется. Но как это себе представить?

Еще версия: АСК - такая СК, в которой безусловно выполняется ЗН-2. И еще: ИСК - это СК, в которой условно выполняется ЗН-2.

АСК - это СК, покоящаяся относительно себя? Но такова любая СК.

АСК - это такая СК, которая безусловно неподвижна. ИСК - условно неподвижна. Т.о. в АСК мы получаем абсолютную несобственную силу инерции, а в ИСК - неабсолютную (неокончательную).

Боле мягкая формулировка: АСК - безусловно неускоренная СК. То есть вращается только около себя? Это интересный ход! В самом деле, если тело вращается только относительно себя, то как целое оно неускоренно! Да, это верно. Но только если его ось вращения … не движется. Это называется опять 25! Итак, все-таки АСК=ИСК? И дальше не прорваться?

Впрочем, помыслить-то неускоренное поступательное движение АСК я могу (как возможность), но физически оно вовсе не необходимо. Точно также, как можно (логически) представить себе какую угодно большую (или маленькую) скорость, можно себе (гипотетически) представить и бесконечную относительность СК. Но логическая непротиворечивость гипотез не означает их физической истинности (см. феномен геометрии Лобачевского). Итак, логически допустимы множество комбинаций, но физически реализуется только одна.

В чем здесь дело? Может, что-то не в порядке с нашей логикой? Нет, что-то не в порядке с нашими предметными знаниями. Их недостаточно. И всегда будет недостаточно, чтобы объяснить последнее.

Казалось бы, возможность отделяет от необходимости бесконечная цепь аргументов. Но если бы последнее было так, то необходимость никогда не могла бы быть достигнута. Но она, слава Богу, достигается. Значит, эта цепь аргументов все-таки не бесконечна?

Интересно, что данная проблема созвучна не только с проблемой (существования) абсолютной СК, так и сходимости бесконечных рядов.

Созвучна она и еще с одной проблемой - тварности-нетварности естественного мира. (и жизни в том числе)

То, что мир существует - это и есть (предметное= нелогическое) доказательство того, что либо обсуждаемая цепь аргументов (данного следствия) конечна, либо она бесконечна, но (почему-то) сходится.

Некогда для объяснения этого обстоятельства я вводил допущение о квантованности всех физических величин. Если значение величины (согласно традиционной математике) должно быть меньше величины кванта, то это значит, что оно стало неотличимо от нуля. Например, согласно традиционному диф. исчислению, всякий конденсатор никогда не может разрядиться, так как процесс его разряда (как и заряда) длится бесконечное время.

То же самое касается и проблемы скорости при наличии трения. Поскольку при традиционной трактовке этой ситуации мы получаем бесконечный импеданс трения в состоянии трения покоя и нулевой – в состоянии трения скольжения.

Теорема о неопределимости действительного значения скорости в ПиРД СК

Из ПиРД СК невозможно однозначно определить характеристики ПиР движения (=отделить действительную компоненту движения от кажущейся - связанной с движением самой СК).

(и даже не только в ПиРД, но и просто в ПД! Почему-то про это только сейчас это сообразил. Что мешало? Все тот же принцип относительности, с его выделением ПиРД.

А насчет той же теоремы для неСВ СК (это напоминает ПД) – об этом нужно еще поразмышлять)

Теорема о неопределимости верна и для ВСК: если тело вращается вокруг той же оси (что и СК), то невозможно определить действительную скорость вращения тела.

Теорема о неопределимости следует из: 1)правила относительности скорости; 2)принципа относительности в современной формулировке (с довеском визуальной замкнутости СК – она нужна для самой грубой имитации неизвестности скорости СК); 3)допустимости бесконечного применения этого правила, то есть допустимости того, что (неучтенное ранее) движение (самой последней) СК всегда будет обнаруживаться.

Этот последний тезис эквивалентен, как нетрудно понять, тезису “АСК не существует”. Это обстоятельство тщательно маскируется в современной физике. Способ маскировки этого – введение понятия ИСК, читай АСК условно. Между тем совершенно очевидно, что если существует некая вездесущая среда (ВСС), то она может двигаться только относительно самой себя. Хотя здесь стоит поразмышлять. Поскольку относительность движения симметрична, то можно вроде бы говорить, что ВСС движется относительно всех движущихся относительно нее тел. Но это неверно, так как не принимается в учет, что обсуждаемая среда – вездесуща и, стало быть, внешне двигаться куда-то ей просто некуда.

Итак, если некая среда вездесуща, то этого достаточно, чтобы отсутствовало какое-либо внешнее движение этой среды, то есть ее движение (как целого) относительно других тел. Вездесущая среда может двигаться как целое (твердое) только относительно себя, причем только вращаться, т.к. поступательное движение относительно себя есть покой.

Если ВСС вращается (как целое), то становится допустимой (с точки зрения возможности привязки к ней АСК) ее внутренняя нестатичность (что очень желательно, так как она проникает и увлекается). К тому же СВ АСК необходимо, чтобы естественно (а не произвольно) определить начало отсчета. Хотя если бы ВСС была внутренне статичной, то естественное начало отсчета не потребовалось бы. Но поскольку это не так, то СВД ВСС необходимо.

Для вездесущей среды (как целого) не существует также и неСВД. Так как любая ось вращения для ВСС – самостна, то есть проходит через нее.

Кстати, вездесущая среда может быть не реально, а потенциально бесконечной (вездесущей) (так же как и деревья – фракталы потенциально, а не моментально)

Таким образом, нами показано, ВСС – это и есть та материальная сущность, к которой может быть привязана АСК,

Игнорировать это весьма важное обстоятельство (что СК – не тело, хотя может быть привязана только к телу, то есть материальной сущности) стало сейчас в физике почти традицией. Но именно тщательный учет этого обстоятельства и помогает притти к идее ВСС

то есть такая СК, движение которой как целого может рассматриваться только относительно себя. А точнее – существует. (благодаря особым свойствам мат. сущности, к которой она привязана) На ней потенциальная абсолютность становится реальной.

Но как вычислить несобственную силу инерции относительно вращающейся СК? И какое движение относительно ВСК сохраняется при отсутствии приложенных сил?

Ведь несобственная сила инерции вводилась нами для поддержания ЗН-2, в котором речь идет фактически о том же самом, о чем и в ЗН-1 - о сохранении ПиРД при отсутствии сил. Если же данная СК движется с некоторым ускорением относительно АСК, то в ней следует учесть несобственную силу инерции, пропорциональную этому ускорению. Таким образом, дело сводится к определению ускорения относительно вращающейся СК.

А в подсознании мелькает мысль – а почему бы сразу не описывать движение тел в АСК, минуя все промежуточные СК?

Пусть в невращающейся АСК движение тела описывается законом x=v*t, y=L, тогда в СВ СК это движение будет видно как: x1=v*t*cos(w*t) + L*sin(w*t), y1= -v*t*sin(w*t) + L*cos(w*t). Беря вторые производные, найдем ускорения: ax = -2*v*sin(w*t)*w - v*t*cos(w*t)*w^2 - L*sin(w*t)*w^2; ay = -2*v*cos(w*t)*w + v*t*sin(w*t)*w^2 - L*cos(w*t)*w^2. Таким образом, получается странная вещь: во вращающейся АСК ПиРД имеет отличное от 0 ускорения, да еще и 1)периодически изменяющееся: 2)возрастающее по амплитуде! Причем возрастание амплитуды тем больше, чем больше L.

Ну и что?

А то, что в АСК ПиРД требует все возрастающих затрат энергии извне! Что вовсе не соответствует базовому положению механики: ПиРД – это естественное движение, то есть не требующее притока энергии извне. Почему же до сих пор не было обнаружено, что это не так? Потому что, когда формулируют высказывания про ПИРД, в порядке вещей (традиционно) забывают, что скорость относительна (но тем не менее АСК существует)

Какое же все-таки движение будет в СВ СК (каковой и является АСК) неким аналогом ПиРД? То есть не требующим затрат внешней энергии?

Разумеется то, которое будет видно из СВ СК с нулевым ускорением. То есть РиКД относительно оси вращения СВ СК.

Приведу необходимые выкладки. Пусть тело движется по закону x=R*cos(w0*t), y=R*sin(w0*t), где w и R- константы, тогда в АСК это движение выглядит как

x1 = R*cos(w0*t)*cos(w*t)+R*sin(w0*t)*sin(w*t) = R*cos((w0-w)*t)

y1 := -R*cos(w0*t)*sin(w*t)+R*sin(w0*t)*cos(w*t) = R*sin((w0-w)*t)

Дифференцируя, находим ускорения:

ax= -R*cos((w0-w)*t)*(w0-w)^2, ay= -R*sin((w0-w)*t)*(w0-w)^2

Итак, получилось вовсе не постоянно нулевое ускорение, а колебательное движение с постоянной амплитудой. Как известно, оно также не требует затрат внешней энергии, ч.т.д.

Легко показать также, что не требует затрат внешней энергии и РиКД относительно любого другого центра. Что и реализуется в природе. По крайней мере мы это уже давно наблюдаем в мегамире (мире небесных тел).

Выводы:

1.АСК существует в виде СК, связанной с СВ ВСС (самостно вращающейся вездесущей средой).

2.Постулирование так АСК согласуется с наблюдаемым нами строением и движением естественного мегамира.

Автор: Копылов Михаил Юрьевич

Контакт: mihail_kopylov@mail.ru

Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - введите символы с картинки (регистр имеет значение):